電力拖動一體化中的PLC技術運用與思考

摘 要：PLC技術在電力拖動一體化中的重要性及應用價值不言而喻。作為現代工業自動化領域的核心控制技術之一，PLC技術具有高可靠性、強抗干擾能力和易于編程擴展的特點，在電力拖動一體化系統中發揮著舉足輕重的作用。它不僅能夠實現電力拖動設備的精確控制，提高生產效率，還能實現系統的遠程監控與故障預警，極大地增強了電力拖動系統的穩定性和安全性。此外，PLC技術還能促進電力拖動一體化系統的智能化發展，為電力行業帶來革命性的變革。因此，深入研究和廣泛應用PLC技術，對于推動電力拖動一體化技術的進步與發展，提升電力行業的整體競爭力，具有深遠的戰略意義和應用價值。

關鍵詞：電力拖動；PLC技術；控制模式；具體應用

電力拖動一體化的發展歷程與PLC技術的起源與發展緊密相連。電力拖動一體化技術自19世紀30年代直流電動機問世后逐漸興起，經歷了從簡單交直流電力拖動到精密調速和動態響應快的現代電力拖動系統發展。PLC技術起源于20世紀60年代末的美國，最初由美國數字設備公司研制成功并應用于工業生產線上。隨著電子技術、計算機技術以及通信技術的飛速發展，PLC技術迅速擴展其功能和應用范圍，成為現代工業自動化的核心，對電力拖動一體化系統實現精確控制、遠程監控與智能化發展產生了關鍵作用。

1 電力拖動一體化與PLC技術基礎

1.1 電力拖動一體化概述

電力拖動一體化是一種針對電力行業特點需求而設計的綜合性技術，將電力拖動系統與相關控制技術緊密結合，形成一個高效、穩定且易于管理的整體。通過電動機拖動并通過傳動機構帶動生產機械運轉，實現動力傳遞與控制的一體化。電力拖動一體化具有高效性、穩定性和易操作性等特點，能夠提升電力拖動系統的運行效率和生產效益。電力拖動一體化系統的主要構成包括電動機、傳動機構、工作機構、控制設備和電源五部分，這些部分相互協作，共同實現電力拖動系統的動力傳遞與控制功能。其中，電動機作為動力源；傳動機構負責將動力傳遞到工作機構；工作機構執行具體的生產任務；控制設備負責對整個系統進行實時監測和控制，確保系統的穩定運行；電源為整個系統提供必要的電能支持。電力拖動一體化工作站則是一種集成了多種功能的綜合型工作站，主要用于實時監測電力拖動系統的運行狀況、控制電力拖動設備的操作以及進行數據處理和分析等。通過該工作站，用戶可以直觀地了解設備的工作狀態，實時進行監控和控制，從而確保設備的正常運行和提高生產效率。此外，電力拖動一體化工作站還廣泛應用于水電站、火電站、風電場等大型電力設備的監測和控制中，為電力行業的高效、穩定運行提供了有力支持［1］。

1.2 PLC技術基礎

PLC是一種專為工業自動化設計的數字運算操作電子系統，采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字式或模擬式的輸入/輸出控制各種類型的機械設備或生產過程。PLC的工作原理基于“存儲程序”的循環掃描方式，通過執行預先編寫好的程序，對輸入信號進行采集、處理，并輸出相應的控制信號。PLC的基本結構包括電源、中央處理單元（CPU）、存儲器、輸入單元和輸出單元。電源為PLC提供穩定的工作電壓；CPU是PLC的核心，負責執行程序、處理數據；存儲器用于存儲程序、數據和狀態信息；輸入單元用于接收來自外部設備的信號；輸出單元負責將處理后的信號輸出到外部設備。PLC的運行周期包括輸入采樣、運行程序和輸出刷新三個階段，在輸入采樣階段，PLC讀取輸入單元的狀態；在運行程序階段，CPU按照程序的邏輯順序執行指令；在輸出刷新階段，PLC將處理后的結果輸出到輸出單元。PLC具有高可靠性、易擴展性、豐富的指令系統、強大的網絡通信能力和易于編程與維護的特點，這些特點使PLC在工業自動化領域得到了廣泛應用，成為實現自動化控制的重要工具［2］。

2 PLC技術在電力拖動一體化中的控制模式

2.1 安全回路

在電力拖動一體化工程中，PLC技術的應用為自動化控制提供強大的支持，特別是在泵類設備的控制上，PLC技術發揮了至關重要的作用。自動化泵類設備通常具備多種啟動方式，如自動啟動、手動啟動等，以適應不同的運行需求。在PLC技術的支持下，電力拖動一體化系統可以實現對泵類設備的精確控制，系統通過數控設備的自動控制功能，以泵類設備運行的時間長短作為控制的基本依據，從而實現對設備的智能化管理。為了確保設備運行的可靠性，當前的自動化控制系統通常與常規控制系統相互協作，形成冗余控制。即使其中一個控制系統出現故障，另一個系統仍然可以繼續發揮作用，保證設備的正常運行。在安全回路的設計中，PLC技術通過開關量控制順序與安全回路等其他部位相互協調與配合，確保整個系統運行流暢。這種控制方式不僅提高了系統的自動化水平，還為電力企業的日常穩定運行提供了堅實的基礎。

2.2 順序控制

PLC系統在順序控制方面的應用，極大地提升了系統的自動化水平和控制精度。在電力拖動一體化系統的順序控制中，PLC作為主站層結構，位于系統控制室的核心位置，負責控制整個系統的運行。通過光纖控制器與現場傳感器及遠程I/O端口進行連接，PLC能夠實時接收和處理來自各個部分的信號，確保系統運行的連貫性和穩定性。PLC系統的高調節性既能控制單個電路，也能掌控整個系統。在發電運輸系統中，PLC作為主控單元，能夠精確控制各個環節的運行，從而提高整個系統的效率和可靠性。同時，PLC系統采用電光耦合供電模式，進一步增強系統的穩定性和抗干擾能力。在順序控制過程中，PLC系統采用循環掃描模式，不斷檢測和分析系統各個環節的運行狀態，及時發現并處理潛在的漏洞，在CPU的監控下，PLC系統還能對內部電路進行實時檢測，確保系統的安全運行［3］。

2.3 模擬量控制

在電力拖動一體化系統中，PLC技術的模擬量控制模式主要借助PLC對各類模擬量進行精準控制，實現電力拖動系統的穩定運行，如電壓、溫度、壓力等，在電力拖動控制系統中扮演著關鍵角色。由于不同的電力拖動系統具有不同的控制需求，因此模擬量的設置需要結合電力拖動系統的具體材料規格等信息進行。在調試和安裝過程中，應嚴格按照廠家的技術手冊進行操作，確保模擬量設置的準確性和可靠性。PLC通過采集和處理系統運行中的模擬量數值，能夠實現對系統狀態的實時監測。將當前模擬量數值與歷史數據進行對比，分析系統運行中的關鍵要素，從而輸出有關結果，為后續遠程控制提供重要參考。這種基于模擬量的控制方式，不僅提高了電力拖動系統的控制精度，還增強了系統的穩定性和可靠性。在當前的電力拖動一體化系統發展中，PLC已經成為提升自動化水平的關鍵技術。通過應用PLC技術，系統能夠實現更為精細和靈活的控制，滿足各種復雜的工藝需求。

2.4 基本開關控制

相較于傳統的控制方式，PLC能夠更迅速地根據電力拖動控制的實際情況做出調整，有效應對異常情況或故障。在模擬量控制模式下，PLC通過分析已有的模擬量和歷史數據，能夠準確判斷電力拖動系統的運行狀態，并在出現故障時，迅速利用編程中的復制功能，對機電控制系統進行輔助控制。這種控制方式能夠直接覆蓋未出現故障的設備，按照正常的模擬量進行工作，從而有效避免因故障停機對電力設備造成影響，確保設備運行的平穩性和安全性。PLC技術能夠通過程序模擬來控制設備，尤其對于繼電器和電氣機床的控制效果明顯。同時，PLC的接線量能減少電磁元件間的物理聯系，進一步提升運行狀態的平穩性［4］。

2.5 運行狀態控制

傳統的電力拖動控制系統在這方面表現欠佳，經常受到通信信號干擾和外界環境因素的影響，導致控制效果不盡如人意，進而影響電力工程的實際運行狀態。而PLC技術的引入為這一難題提供了有效的解決方案。在電力拖動一體化系統中應用PLC技術，可以提升運行狀態的平穩性。PLC通過發出精確的指令，嚴格控制設備在運行過程中的相關動作，確保設備按照預期完成操作。這種控制方式不僅提高了設備的運行效率，還極大增強了系統的穩定性。PLC技術的可編程邏輯控制器能夠根據電力拖動一體化的具體情況，靈活調整設備的工作狀態。通過多元化的控制策略，PLC能夠實現對系統內設備的精確控制，從而確保整個系統在運行過程中的平穩性。這種控制方式不僅提高了系統的自動化水平，還為系統的優化和升級提供更多的可能性。

2.6 通信控制

隨著對PLC在電力拖動一體化中通信控制研究的不斷深入，PLC通信控制模塊的安穩性與功能性得到了明顯提升。在電力拖動一體化系統中，PLC的應用已經初步構建了完善的通信網絡，使控制中心與設備之間的通信更加高效、準確。當前，PLC通信模塊的功能性得到了明顯提高，不僅能夠實現設備間的通信，完成遠程控制，還能將設備管控融入自動化進程中，從而構建了一個完整的自動化網絡體系。在通信控制方面，PLC展現出了卓越的平穩性和時效性，確保系統中通信功能的穩定運行。遠程控制的相關信息能夠借助PLC控制器精準地傳送到每一個設備中，實現電力拖動一體化系統的整體協同與控制。在研究PLC通信控制時，緊密結合電力拖動的具體情況，致力于實現一體化設計。這種設計不僅能提升產品的競爭力，還能為用戶提供更加穩定、高效的電力拖動一體化解決方案。未來，隨著技術的不斷進步和創新，PLC在電力拖動一體化中的通信控制功能將進一步完善，為工業自動化領域的發展注入新的活力［5］。

3 PLC技術在電力拖動一體化中的具體應用

3.1 PLC在供電系統中的應用

PLC技術在供電系統中發揮著不可替代的作用。在三相異步電機的正反轉控制中，PLC的應用實現對電機運行狀態的精確監控和靈活控制。通過編程設定，PLC能夠接收外部信號或指令，迅速判斷并控制電機的啟動、停止以及正反轉切換，從而確保電機按照預定的工藝要求穩定運行。這一應用不僅能提高電機的控制精度和響應速度，還有效降低因操作不當或控制失靈導致的設備故障等。在備用電源自動投入裝置中，PLC同樣展現出了強大的控制能力，當主電源發生故障或電壓異常時，PLC能夠迅速檢測到這一變化，并立即啟動備用電源，確保供電系統的連續性和穩定性。這一功能對于提高供電系統的可靠性和安全性具有重要意義，特別是在對供電穩定性要求極高的場合，如醫院、數據中心等關鍵基礎設施中，PLC的應用更是不可或缺。此外，PLC在提升供電系統穩定性與可靠性方面也發揮著重要作用，通過實時監測供電系統的各項參數，如電壓、電流、頻率等，PLC能夠及時發現并處理潛在的故障隱患，有效預防因供電異常導致的設備損壞或生產中斷。

3.2 PLC在電力拖動設備控制中的應用

在電力拖動設備的啟動與停止控制中，PLC技術的應用實現對設備運行的精確掌控。通過編程設定，PLC能夠根據預設的邏輯關系和條件判斷，對電力拖動設備進行啟動或停止的控制。這種控制方式不僅提高設備控制的準確性和可靠性，還使設備的運行更加靈活和高效。同時，PLC還具備故障自診斷和報警功能，一旦設備出現故障或異常情況，PLC能夠迅速檢測并發出報警信號，為設備的及時維修和處理提供了有力支持。在電力拖動設備的自動與手動模式切換中，PLC技術的應用同樣發揮著重要作用。通過編程設定，PLC能夠實現對設備自動模式和手動模式的靈活切換，使設備能夠根據不同的運行需求和工藝要求，選擇最合適的控制模式。這種控制方式不僅能提高設備的適應性和靈活性，還能降低操作人員的勞動強度和工作難度。

3.3 PLC在電力拖動一體化系統監測與控制中的應用

在電力拖動系統運行狀況的實時監測中，PLC技術通過采集和分析系統各部分的運行數據，能夠實時反映系統的運行狀態。這些數據包括電流、電壓、轉速、溫度等關鍵參數，PLC能夠對其進行精確測量和記錄，并在異常情況下及時發出警報，為及時維護系統和處理故障提供了重要依據。這種實時監測功能不僅能提高系統的可靠性和安全性，還有助于優化系統的運行策略，提高能源利用效率。在電力拖動設備故障預警與診斷方面，PLC技術同樣發揮著重要作用，通過對系統數據的深入分析和處理，PLC能夠預測設備的潛在故障，并在故障發生前發出預警信號，使維修人員能夠提前采取措施，避免故障的發生或擴大。同時，PLC還能夠對已經發生的故障進行快速定位和分析，提供準確的故障信息，為維修工作提供有力支持，縮短故障恢復時間，降低維修成本［6］。此外，PLC能夠收集大量的系統數據，并通過內置的數據處理和分析功能，對數據進行處理、分析和挖掘，提取出有價值的信息，為系統的優化設計和運行管理提供科學依據。這種數據處理與分析功能不僅有助于提高系統的運行效率和管理水平，還能夠為企業的決策和戰略規劃提供有力支持。

結語

綜上所述，電力拖動一體化中的PLC技術運用，不僅能極大地提升系統自動化水平和運行效率，還能增強系統的穩定性和可靠性。通過精確的控制和實時監測，PLC技術為電力拖動系統提供強大的技術支持，使系統能夠更好地適應各種復雜工況和變化需求。同時，PLC技術的引入也推動了電力拖動一體化系統的智能化發展，為企業生產運營帶來了更加高效、安全和可持續的解決方案。

參考文獻：

［1］田宗奎.電力拖動一體化中的PLC技術運用［J］.中國金屬通報，2021（9）：159160.

［2］穆家祥，嚴文超，鄭軍昌.PLC在電力拖動一體化中的應用探究［J］.電子測試，2021（1）：129130.

［3］焦賀彬.電力拖動一體化中的PLC技術運用［J］.中國設備工程，2020（24）：198199.

［4］晏鷹.校企合作：提升PLC在電力拖動一體化中的實訓效率［J］.中外企業文化，2020（5）：8990.

［5］郭嘉，朱雪璇.PLC在電力拖動一體化中的應用［J］.裝備維修技術，2019（4）：20.

［6］呂瀟涵.PLC在電力拖動一體化中的應用［J］.電子技術與軟件工程，2019（14）：139140.

作者簡介：帕麗坦木·吐爾遜（1988— ），女，維吾爾族，新疆阿克蘇人，本科，講師，研究方向為電工PLC、變頻器。